DE102018214515A1 - Method for detecting a wear condition of a belt - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Detektion eines Abnutzungszustands eines Tragriemens aus elastomerem Material innerhalb eines Trag- bzw. Aufzugsystems mit Hilfe der Zeitbereichsreflektometrie, wobei die Tragriemen elektrisch leitfähige Zugträger aufweisen und jeweils ein erster und ein zweiter Zugträger als Wellenleiter innerhalb einer Mess-Elektronik verschaltet werden und die Wellenleiter mit Hilfe eines Widerstands abgeschlossen werden, dessen Widerstandswert Zgleich groß ist wie der Leitungswellenwiderstand zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eines neu aufgelegten Tragriemens, wobei an einem ersten Ende des Tragriemens durch einen Signalgenerator ein Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger aufgegeben bzw. eingekoppelt und über eine Auswerteelektronik dann ermittelt wird, ob nach Einkopplung des Signalimpulses eine Reflexion des Signalimpulses vorhanden ist und welche Amplituden und Zeitverläufe die reflektierten Signalimpulse aufweisen. Bei einer Reflexion eines Signalimpulses wird anhand der Signallaufzeiten der Abstand und die Ausprägung der die Reflexion erzeugenden Stelle ermittelt und damit auf die Ablegereife des Tragriemens geschlossen.Method for the detection of a state of wear of a support belt made of elastomeric material within a support or elevator system with the aid of time domain reflectometry, the support belts having electrically conductive tension members and a first and a second tension member being connected as waveguides within a measuring electronics and the waveguides with With the help of a resistor, the resistance value Z is the same as the line impedance at the time of commissioning a newly installed support belt, whereby at a first end of the support belt a signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides and An electronic evaluation unit is then used to determine whether there is a reflection of the signal pulse after the signal pulse has been coupled in and which amplitudes and time profiles the reflected signal pulses have. When a signal pulse is reflected, the distance and the shape of the point generating the reflection are determined on the basis of the signal propagation times, and the wearer is thus ready to be discarded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Abnutzungszustands eines Tragriemens aus elastomerem Material innerhalb eines Trag- bzw. Aufzugsystems mit Hilfe der Zeitbereichsreflektometrie, wobei die Tragriemen in ihrer Längsrichtung im Riemenkörper koaxial eingebettete elektrisch leitfähige Zugträger bzw. Verstärkungselemente aufweisen, die als aus mehreren Filamenten getwistete oder geschlagene Corde ausgebildet sind. Der Abnutzungszustand ist dabei nach Art und Umfang bestimmbar.The invention relates to a method for detecting a state of wear of a carrying strap made of elastomeric material within a carrying or elevator system with the aid of time domain reflectometry, the carrying straps having electrically conductive tension members or reinforcing elements which are coaxially embedded in the longitudinal direction of the belt body and which are twisted from several filaments or struck cords are formed. The state of wear can be determined by type and scope.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Einrichtung sowie ein Aufzugsystem mit einer solchen Einrichtung.Furthermore, the invention relates to a device that is particularly suitable for carrying out the method and to an elevator system with such a device.

Insbesondere bei Personen- oder Lastenaufzügen unterliegen die Tragmittel der Kabinen, üblicherweise Stahlseile oder Aufzugsgurten, bei denen Stahlseile oder Stahlcorde als Zugträger in einer Gummi- oder Kunststoffmatrix eingebettet sind, strengen Regelungen in Bezug auf ihre Betriebssicherheit und Zugfestigkeit. Die Zugfestigkeit kann sich im Laufe der Lebensdauer eines Aufzugs durch Setzungen, Materialverschleiß oder durch Ermüdungserscheinungen innerhalb des Tragmittels reduzieren. Prüfungsnormen geben hierzu entsprechende Regelungen vor. Aufzugsanlagen werden von entsprechenden Prüfungsorganisationen sorgfältig auf die Einhaltung dieser Reglungen und gesetzlichen Vorschriften überprüft.In the case of passenger or freight elevators in particular, the suspension elements of the cabins, usually steel cables or elevator belts, in which steel cables or steel cords are embedded as a tension member in a rubber or plastic matrix, are subject to strict regulations regarding their operational safety and tensile strength. The tensile strength can be reduced in the course of the lifespan of an elevator due to subsidence, material wear or fatigue within the suspension element. Examination standards provide corresponding regulations. Appropriate inspection organizations carefully check elevator systems for compliance with these regulations and legal requirements.

Sobald ein Tragmittel die gesetzlichen Anforderungen nicht mehr erfüllt, muss es ausgetauscht, d.h. abgelegt werden, was bedeutet, dass es aus dem Aufzugssystem entfernt und durch ein neues Tragmittel ersetzt wird. Dieser Zeitpunkt ist die sogenannte „Ablegereife“.As soon as a suspension element no longer meets the legal requirements, it must be replaced, i.e. stored, which means that it is removed from the elevator system and replaced with a new suspension element. This time is the so-called "discard maturity".

Das Erreichen der Ablegereife bei den im Stand der Technik für Aufzüge häufig verwendeten Stahlseilen unter anderem durch eine optische Kontrolle ermittelt. Hierzu kann bei Stahlseilen z.B. eine Beurteilung des Zustandes der Zugfestigkeit durch optische Kontrolle der einzelnen Litzen auf Brüche erfolgen oder durch Messung eines sich etwa verändernden Durchmessers eines Stahlseils. Solche Methoden sind in der Normung aufgenommen und gehören daher zum Stand der Technik.The achievement of the discard maturity of the steel cables frequently used in the prior art for elevators is determined, among other things, by an optical control. In the case of steel cables, e.g. an assessment of the state of the tensile strength is carried out by optically checking the individual strands for breaks or by measuring an approximately changing diameter of a steel cable. Such methods are included in standardization and therefore belong to the state of the art.

Bei den heute mehr und mehr als Tragmittel verwendeten Aufzugsgurten, bei denen Stahlseile oder Stahlcorde als Zugträger in einer Gummimatrix eingebettet sind, ist eine solche Kontrolle mittels rein optischer Verfahren kaum möglich, so dass es zusätzlicher verfeinerter Messmethoden bedarf.In the case of elevator belts, which are used more and more as suspension means today, in which steel cables or steel cords are embedded as tension members in a rubber matrix, such a control by means of purely optical methods is hardly possible, so that additional refined measuring methods are required.

Hier nutzt man eine Kombination aus optischer und messtechnischer bzw. statistischer Methoden. In der Regel ist dabei zunächst die optische Integrität der Tragmittel zu überprüfen und sicherzustellen. Die Festigkeit von metallischen Zugelementen im inneren der Kunststoffmatrix kann z. B. mittels Widerstandsmessung erfolgen. Hierzu werden die einzelnen Zugträger elektrisch miteinander verbunden. Eine Querschnittsänderung der Zugträger infolge von Reibung (Fretting) oder 1.itzenbrüchen verändern z.B. den Widerstand im elektrischen Leiter, was als Indikator für die Ablegereife herangezogen werden kann.Here, a combination of optical, measurement and statistical methods is used. As a rule, the optical integrity of the suspension element must first be checked and ensured. The strength of metallic tensile elements inside the plastic matrix can e.g. B. by means of resistance measurement. For this purpose, the individual tension members are electrically connected to one another. A change in the cross-section of the tension member due to friction (fretting) or 1st seat breaks e.g. the resistance in the electrical conductor, which can be used as an indicator for discard.

Die US 2004/0046540 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Abnutzung eines Seils oder auch eines Seile enthaltenden Aufzugsgurts mit einer Vielzahl von ferromagnetischen Litzen oder Corden dadurch überprüft werden kann, das die Veränderung der magnetischen Feldstärke bzw. Veränderungen im magnetischen Fluss diktiert werden. Eine solche Überprüfung kann durch laufend während des Betriebes erfolgen, weist jedoch den Nachteil auf, dass relativ komplizierte Vorrichtungen und Apparate zur Magnetisierung bzw. zur Ermittlung der Feldstärkenveränderung eingesetzt werden müssen.The US 2004/0046540 A1 discloses a method in which wear of a rope or also an elevator belt containing ropes with a plurality of ferromagnetic strands or cords can be checked by dictating the change in the magnetic field strength or changes in the magnetic flux. Such a check can be carried out continuously during operation, but has the disadvantage that relatively complicated devices and apparatus must be used for magnetization or for determining the change in field strength.

Die EP 0 845 672 A1 offenbart ebenfalls ein magnetisches Prüfungsverfahren während des Betriebes eine Prüfung der magnetischen Eigenschaften eines magnetisierbaren länglichen Gegenstandes erlaubt, etwa eines Aufzuggurtes, bei dem Hall-Sensoren etwaige Durchmesserveränderungen der Zugträger anhand der Veränderungen der magnetischen Eigenschaften ermitteln. Auch diese Einrichtung erfordert einen relativ hohen konstruktiven Aufwand.The EP 0 845 672 A1 also discloses a magnetic test method during operation which allows the magnetic properties of a magnetizable elongate object to be checked, for example an elevator belt, in which Hall sensors determine any changes in the diameter of the tension members on the basis of the changes in the magnetic properties. This device also requires a relatively high level of design effort.

Zur Nutzung der Zeitbereichsreflektometrie, im Englischen als Time-Domain-Reflectometry (TDR) bekannt, gelegentlich auch als „Kabelradar“ bezeichnet, sind bereits seit den 1960er Jahren Geräte bekannt, mit deren Hilfe Kabelbrüche und Quetschungen in langen Elektrokabeln mehr oder weniger präzise geortet werden konnten. Dabei erzeugt ein Impulsgenerator eine Folge elektrischen Impulsen, die auf den Innenleiter eines Koaxialkabels aufgegeben werden. Mit Hilfe eines an beide Kabelenden angeschlossenen Oszilloskops können die elektrischen Eigenschaften des Kabels überprüft werden. Eine Anpassung des Kabelradars im Hinblick auf andere Anwendungen, beispielsweise bei Stahlseilen in Aufzugsystemen, ist jedoch aufgrund der dortigen konstruktiven Besonderheiten nie in Betracht gezogen worden.To use time domain reflectometry, known in English as time domain reflectometry (TDR), sometimes also referred to as "cable radar", devices have been known since the 1960s with the help of which cable breaks and pinches in long electrical cables are located more or less precisely could. A pulse generator generates a series of electrical pulses that are applied to the inner conductor of a coaxial cable. The electrical properties of the cable can be checked with the help of an oscilloscope connected to both cable ends. An adaptation of the cable radar with regard to other applications, for example in steel cables in elevator systems, has never been considered due to the design features there.

Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine sichere Bestimmung des Abnutzungszustands von Zug- oder Tragmitteln in Form von mit Zugträgern verstärkten Tragriemen, insbesondere von Aufzugsriemen möglich wird und welches nur einen geringen apparativen/konstruktiven Aufwand für die dazugehörigen Vorrichtungen beinhaltet.The object of the invention was therefore to provide a method with which a reliable determination of the state of wear of traction or suspension means in the form of reinforcement with tension members Carrying straps, in particular of elevator belts is possible and which includes only a small amount of equipment / design for the associated devices.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.This task is solved by the features of the main claim. Further advantageous developments are disclosed in the subclaims.

Dabei werden jeweils ein erster und ein zweiter Zugträger des Tragriemens als Wellenleiter innerhalb einer Mess-Elektronik verschaltet, also in Form einer Messschaltung verwendet. Bei den üblicherweise mehreren parallel angeordneten Zugträgern eines Tragriemens können ein solches Paar von Zugträgern stellvertretend für die übrigen verwendet oder aber nach eine zufälligen oder vorgegebenen Routine alle Zugträger beliebig abwechselnd zu Wellenleitern verbunden werden.In this case, a first and a second tension member of the support belt are interconnected as waveguides within measuring electronics, that is, used in the form of a measuring circuit. In the case of the usually several parallel tension members of a support belt, such a pair of tension members can be used as a representative for the others or, according to a random or predetermined routine, all the tension members can be alternately connected to form waveguides.

Die jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger werden mit Hilfe eines aus mehreren Einzelimpedanzen aufgebauten Netzwerks an einem zweiten Ende des Tragriemens über einen Widerstand abgeschlossen bzw. miteinander verbunden. Dessen Widerstandswert Z0 ist gleich groß wie der Leitungswellenwiderstand (Wellenimpedanz), der zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eines neu aufgelegten Tragriemens bei der Verschaltung zweier Zugträger zu einem Wellenleiters vorhanden ist.The two tension members, each connected as a waveguide, are terminated or connected to one another at a second end of the support belt by means of a network made up of several individual impedances. Its resistance value Z 0 is the same as the line impedance (wave impedance) that is present at the time of commissioning a newly installed support belt when two tension members are connected to a waveguide.

An einem ersten Ende des Tragriemens wird durch einen Signalgenerator ein Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger aufgegeben bzw. eingekoppelt. Über eine Auswerteelektronik vorzugsweise am ersten Ende des Tragriemens wird dann ermittelt, ob nach Einkopplung des Signalimpulses eine Reflexion des Signalimpulses vorhanden ist und welche Amplituden und Zeitverläufe die reflektierten Signalimpulse aufweisen,At a first end of the support belt, a signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides by a signal generator. An electronic evaluation unit, preferably at the first end of the carrying belt, is then used to determine whether there is a reflection of the signal pulse after the signal pulse has been coupled in and which amplitudes and time profiles the reflected signal pulses have,

Bei einer detektierten Reflexion eines Signalimpulses wird anhand der Signallaufzeiten der Abstand der die Reflexion erzeugenden Stelle von der Einkoppelstelle am ersten Ende berechnet. Die Ausprägung der die Reflexion erzeugenden Stelle im Tragriemen anhand eines vorgegebenen Katalogs wird ermittelt und abhängig davon auf die Ablegereife des Tragriemens geschlossen.If a reflection of a signal pulse is detected, the distance between the point generating the reflection and the coupling point at the first end is calculated on the basis of the signal propagation times. The characteristic of the point in the carrying strap that generates the reflection is determined on the basis of a predetermined catalog and, depending on this, is concluded that the carrying strap is ready to be discarded.

Dadurch, dass aus zwei Zugträgern ausgebildete Wellenleiter an seinem zweiten Ende, das entspricht dem zweiten Ende des Tragriemens, über den genannten Widerstand mit dem Widerstandswert Z0 abgeschlossen wird, der gleich groß ist wie der Leitungswellenwiderstand (Wellenimpedanz) eines aus neuen, ungebrauchten Zugträgern bestehenden Wellenleiters, also dem zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eines neu aufgelegten Tragriemens vorhandenen Wellenwiderstands entspricht, werden die eingekoppelten elektrischen Impulse am Ende des Wellenleiters nicht reflektiert. Der Wellenleiter - im neuwertigen Zustand - verhält sich dann wie ein unendlich langes, homogenes Kabel ohne irgendwelche Unstetigkeiten, an dessen Ende keine Signalreflexion stattfindet.The fact that waveguides formed from two tension members at its second end, which corresponds to the second end of the support belt, have the resistance with the resistance value via the resistance mentioned Z 0 is completed, which is the same as the line impedance (wave impedance) of a waveguide consisting of new, unused tension members, i.e. corresponds to the wave resistance existing at the time of commissioning of a newly installed support belt, the injected electrical pulses are not reflected at the end of the waveguide. The waveguide - in new condition - then behaves like an infinitely long, homogeneous cable without any discontinuities, at the end of which there is no signal reflection.

Im Laufe des Betriebs verändert sich jedoch der Tragriemen, insbesondere natürlich auch die in ihm eingebundenen Zugträger. Die permanente Zugbeanspruchung und die wiederkehrenden Biegewechsel an den Umlenkrollen verschleißen das Tragmittel. Der Verschleiß kann dabei die Zugfestigkeit des Tragmittels reduzieren und es schließlich an den Punkt sogenannten „Ablegereife“ bringen.In the course of operation, however, the carrying belt changes, in particular, of course, the tension members integrated into it. The permanent tensile stress and the recurring bending changes on the deflection rollers wear out the suspension element. Wear can reduce the tensile strength of the suspension element and finally bring it to the point of so-called “discard”.

Die mechanischen Prozesse, die zu solchen Verschleißerscheinung durch Zugkräfte und Biegewechsel führen, sind vielfältig und unterschiedlich. Durch den Verschleiß verringert sich beispielsweise der Querschnitt der einzelnen Corde in der Polymermatrix. Dies kann verursacht sein durch eine permanente Reibung (Fretting) der Filamente der Zugträger untereinander, die zu einer Form- und Querschnittsänderung der Filamente und letztlich der Zugträger führt. Auch können durch gleichzeitige Überlastungen Litzenbrüche auftreten. Darüber hinaus kann es passieren, dass die Relativbewegung der Filamente gegeneinander zu metallischem Abrieb führt.The mechanical processes that lead to such signs of wear due to tensile forces and bending changes are diverse and different. Wear, for example, reduces the cross-section of the individual cords in the polymer matrix. This can be caused by permanent friction (fretting) between the filaments of the tension members, which leads to a change in shape and cross-section of the filaments and ultimately the tension members. Strands can also break due to simultaneous overloading. In addition, it can happen that the relative movement of the filaments against one another leads to metallic abrasion.

Solche Effekte führen zu örtlich begrenzten Unstetigkeiten oder Veränderungen innerhalb des Tragriemens bzw. innerhalb der Corde des Tragriemens. Solche Unstetigkeiten oder Veränderungen ändern aber den Wellenwiderstand, d.h. die Wellenimpedanz des hier aus jeweils zwei Zugträgern bestehenden Wellenleiters und erzeugen damit Reflexionen des eingegebenen Signalimpulses.Such effects lead to localized discontinuities or changes within the strap or within the cords of the strap. However, such discontinuities or changes change the wave resistance, i.e. the wave impedance of the waveguide, each consisting of two tension members, and thus generate reflections of the input signal pulse.

Im Vergleich zum Neuzustand, bei dem keine Reflexionen auftreten, erhält man also bei einem merkbaren Auftreten von Reflexionen nicht nur einen deutlichen Hinweis darauf, dass solche Unstetigkeiten oder Veränderungen entstanden und vorhanden sind, sondern kann auch anhand eines vorgegebenen Katalogs ermitteln, welcher Art die Veränderungen sind und damit Rückschlüsse auf die Ablegereife des Tragriemens ziehen.In comparison to the new condition, in which no reflections occur, a noticeable occurrence of reflections not only gives a clear indication that such discontinuities or changes have arisen and existed, but can also determine the nature of the changes using a predetermined catalog are and thus draw conclusions about the readiness for discarding of the carrying belt.

Trifft der Signalimpuls im Zugträger beispielsweise auf eine der oben genannten Form- und Querschnittsänderung der Zugträger, so erfolgt durch die geänderte Wellenimpedanz eine Teilreflexion. Aus dem Zeitpunkt des Eintreffens der Reflexion und deren Natur kann dann auf Ort und Ausmaß der Veränderung geschlossen werden. Wenn an der Störstelle/Unstetigkeit das eingespeiste impulsartige Signal teilweise reflektiert wird, kann aus der Zeitspanne zwischen der Einspeisung des Signals und dem Eintreffen der Reflexion sich bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit der Abstand der Störstelle von der Einspeisestelle ermittelt werden (Entfernung = Geschwindigkeit * Laufzeit / 2), was bei bekannter Länge der Tragriemen in einem Aufzugsystem leicht zur Lokalisierung der Unstetigkeit führt.If the signal pulse in the tension member strikes, for example, one of the changes in shape and cross-section of the tension members mentioned above, the changed wave impedance results in partial reflection. From the time of the arrival of the reflection and its nature, the location and extent of the change can then be concluded. If the injected pulse-like signal is partially reflected at the point of interruption / discontinuity, the time period can between the feeding of the signal and the arrival of the reflection, the distance of the point of interference from the feeding point can be determined at a known propagation speed (distance = speed * running time / 2), which easily leads to the location of the discontinuity in the case of a known length of the carrying belt in an elevator system.

Die Amplituden von reflektierten Signalen sind abhängig von dem Verhältnis der aktuellen Wellenimpedanz zu der Impedanz des Widerstandsnetzwerkes welches am Zweiten Ende des Tragriemens zum Abschluss der Wellenleiter dient. Auch daraus kann vorteilhafterweise ein Maß für die Ablegereife abgeleitet werden.The amplitudes of reflected signals depend on the ratio of the current wave impedance to the impedance of the resistance network which serves to terminate the waveguide at the second end of the strap. A measure of the readiness for discard can also advantageously be derived from this.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Zugträger aus metallischen Corden ausgebildet sind und der Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger über eine elektrische bzw. galvanische Kontaktierung des jeweiligen metallischen Cords aufgegeben bzw. eingekoppelt wird. Hier wird also eine sehr einfache Art der elektrischen Kontaktierung genutzt, die ohne großen Aufwand hergestellt werden kann und keiner zusätzlicher Einrichtungen bedarf.An advantageous further development consists in that the tension members are made of metallic cords and the signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides via an electrical or galvanic contacting of the respective metallic cord. Here, a very simple type of electrical contacting is used, which can be produced without great effort and does not require any additional devices.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Zugträger aus metallischen Corden ausgebildet sind und der Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger elektromagnetisch aufgegeben bzw. eingekoppelt wird, vorzugsweise mit Hilfe einer Koppelspule des Signalgenerators auf den jeweiligen leitfähigen Cord übertragen wird. Eine solche Möglichkeit ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Enden der Zugriemen nicht gut zugänglich und die Kopplung schwierig ist, so dass eine berührungslose Anwendung die bessere Alternative darstellt.Another advantageous embodiment consists in that the tension members are made of metallic cords and the signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides, preferably transmitted to the respective conductive cord with the aid of a coupling coil of the signal generator. Such a possibility is particularly advantageous if the ends of the tension belts are not easily accessible and the coupling is difficult, so that contactless use is the better alternative.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Zugträger aus metallischen Corden ausgebildet sind und der Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger magnetostriktiv aufgegeben bzw. eingekoppelt wird.A further advantageous embodiment consists in that the tension members are made of metallic cords and the signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides in a magnetostrictive manner.

Dabei werden anstelle elektrischer Impulse (Strom- oder Spannung) mechanische Impulse in die Corde eingespeist. Eine Spule erzeugt lokal ein starkes Magnetfeld, das die Elementarmagnete in den Zugträgeren/Corden ausrichtet und durch Magnetostriktion zu lokaler mechanischer Spannung führt, die sich als Welle auf den Corden ausbreitet. An beiden Enden des Tragriemens befindet sich dann eine Auswerte-Einheit. Sie erzeugt ein statisches Magnetfeld, das durch die eintreffenden mechanischen Wellen gestört wird. Diese Änderung in der Magnetisierung wird dann verstärkt und ausgewertet.Instead of electrical impulses (current or voltage), mechanical impulses are fed into the cords. A coil locally generates a strong magnetic field, which aligns the elementary magnets in the tension members / cords and leads to local mechanical tension through magnetostriction, which spreads as a wave on the cords. An evaluation unit is then located at both ends of the carrying belt. It creates a static magnetic field that is disturbed by the incoming mechanical waves. This change in magnetization is then amplified and evaluated.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die anhand des Verhältnisses von eingekoppelter zu reflektierter Signalamplitude erfolgende Ermittlung der Art und Ausprägung der die Reflexion erzeugenden Stelle im Tragriemen und deren Klassifikation als eine die Ablegereife kennzeichnende Schädigung durch eine Analyse eines Musters weiterer Betriebsparametern über einen künstliche Intelligenz bereitstellenden Algorithmus erfolgt, wobei die mindestens die Häufigkeit, Höhe und Zeitdauer der Belastung des Tragriemens als Parameter in die Musteranalyse eingehen. Hierdurch entsteht ein über die Dauer der Zeit selbstlernendes System, welches auf die intrinsischen Besonderheiten des Tragmittels bzw. seiner Anwendung in einem Aufzugsystem reagieren kann und permanent die Vorhersage der Ablegereife verbessert.A further advantageous embodiment consists in that the determination of the type and form of the point in the carrying strap that generates the reflection and its classification based on the ratio of the coupled to the reflected signal amplitude and its classification as damage characterizing the readiness for discarding, by analyzing a pattern of further operating parameters via an artificial intelligence providing algorithm takes place, the at least the frequency, amount and duration of the load on the belt are included as parameters in the sample analysis. This creates a system that is self-learning over the duration of time, which can react to the intrinsic peculiarities of the suspension means or its application in an elevator system and permanently improves the prediction of the readiness for discard.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Einrichtung vorteilhaft nutzbar, bei der innerhalb eines Trag- bzw. Aufzugsystems an einem ersten Ende eines Tragriemen aus elastomerem Material mit in seiner Längsrichtung im Riemenkörper koaxial eingebetteten elektrisch leitfähigen Zugträgern bzw. Corden ein Signalgenerator sowie ein Koppelelement vorgesehen sind, mit deren Hilfe elektrische Impulse in jeweils mindestens einen von je zwei als Wellenleiter verschalteten Zugträgern des Tragmittels einkoppelbar und auskoppelbar sind. Weiterhin enthält die Einrichtung eine mit Signalgenerator und Koppelelement kommunizierende und die Signalimpulse und deren Reflexionen im jeweiligen Wellenleiter auswertende Elektronik (Auswerteelektronik). An einem bzw. an dem zweiten Ende des Tragriemens ist jeder Zugträger über eine Netzwerksanordnung von mehreren Widerständen (Einzelimpedanzen) mit einem ihm jeweils zu einem Wellenleiter zugeordneten weiteren Zugträger über einen der Widerstände verbindbar und so der Wellenleiter abschließbar.To carry out the method according to the invention, a device can be advantageously used in which a signal generator and a coupling element are provided within a carrying or elevator system at a first end of a carrying strap made of elastomeric material with electrically conductive tension members or cords coaxially embedded in the longitudinal direction in the belt body , with the aid of which electrical impulses can be coupled in and out of at least one of each of two tension members of the suspension element connected as waveguides. Furthermore, the device contains electronics that communicate with the signal generator and coupling element and evaluate the signal pulses and their reflections in the respective waveguide (evaluation electronics). At one or at the second end of the support belt, each tension member can be connected via a network arrangement of a plurality of resistors (individual impedances) to a further tension member assigned to it in each case to a waveguide via one of the resistors, and the waveguide can thus be locked.

Vorteilhafterweise lässt sich eine solche Einrichtung in einem Aufzugsystem mit einem oder mehreren Tragriemen mit in ihrer Längsrichtung im Riemenkörper koaxial eingebetteten elektrisch leitfähigen Zugträgern verwenden. Da die Tragriemen üblicherweise zwei festgelegte Enden besitzen, kann in einer einfachsten Ausführung mindestens ein Signalgenerator sowie ein Koppelelement an einem ersten feststehenden Ende mindestens eines Tragriemens und eine Netzwerksanordnung von mehreren Widerständen am jeweils feststehenden zweiten Ende des Tragriemens angeordnet sein Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.Such a device can advantageously be used in an elevator system with one or more carrying belts with electrically conductive tension members embedded coaxially in their longitudinal direction in the belt body. Since the carrying straps usually have two fixed ends, in a simplest embodiment at least one signal generator and a coupling element on a first fixed end of at least one carrying strap and a network arrangement of several resistors can be arranged on the respective fixed second end of the carrying strap are explained.

Die 1 bis 3 zeigen lediglich prinzipiell eine Einrichtung, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. 4 zeigt in einem Diagramm die ortsabhängige Eingangsimpedanz des jeweiligen Wellenleiters bei der Messung durch die Auswerteeinheit.The 1 to 3 only show in principle a device that is suitable for performing the method according to the invention. 4 shows the location-dependent in a diagram Input impedance of the respective waveguide during the measurement by the evaluation unit.

Die 1 zeigt in ihrem oberen Teil eine Prinzipskizze, die eine Gesamtansicht des Tragriemens 2 mit den Zugträgern 10 und einem Bauteil 12 darstellt, welches ein aus mehreren Einzelimpedanzen aufgebauten Netzwerks an einem zweiten Ende des Tragriemens beinhaltet. Im unteren Teil zeigt die 1 einen Ausschnitt aus dem oberen Teil, nämlich einen ersten und ein zweiten Zugträger 10 des Tragriemens 2, wobei die beiden Zugträger als Wellenleiter innerhalb einer Mess-Elektronik verschaltet sind, die einen Signalgenerator 4, ein Koppelelement 6 und eine Auswerte-Elektronik 8 aufweist. Das erfindungsgemäße System arbeitet nach dem Verfahren der Time-Domain-Reflectometry (TDR). An dem ersten Ende des Tragriemens 2 befinden sich, wie gesagt, der Signalgenerator 4, das Koppelelement 6 zur galvanisch/elektrischen Kopplung des Signalimpulses über elektrische Kontaktierung und die Auswerte-Elektronik 8. Die beiden elektrisch leitfähige Corde 10 des Tragmittels 2 bilden den Wellenleiter, in den der Signalgenerator 4 über das Koppelelement 6 elektrische Impulse einspeist. Diese Impulse breiten sich entlang des Wellenleiters aus.The 1 shows in its upper part a schematic diagram, which is an overall view of the strap 2 with the tension members 10 and a component 12 which includes a network made up of several individual impedances at a second end of the carrying belt. The lower part shows the 1 a section of the upper part, namely a first and a second tension member 10 of the strap 2 , wherein the two tension members are connected as waveguides within a measuring electronics that a signal generator 4 , a coupling element 6 and evaluation electronics 8th having. The system according to the invention works according to the time domain reflectometry (TDR) method. At the first end of the strap 2 are, as I said, the signal generator 4 , the coupling element 6 for galvanic / electrical coupling of the signal pulse via electrical contacting and the evaluation electronics 8th , The two electrically conductive cords 10 of the suspension element 2 form the waveguide into which the signal generator 4 via the coupling element 6 feeds electrical impulses. These pulses propagate along the waveguide.

An dem zweiten Ende des Tragmittels 2 befindet sich ein Netzwerk 12 aus Widerständen, das alle gebildeten Wellenleiter mit der Wellenimpedanz eines intakten, fabrikneuen Tragmittels so abschließen kann, so dass die elektrischen Impulse nicht reflektiert werden. Die zwei Zugträger 10 sind also dabei über einen Widerstand 14 abgeschlossen bzw. miteinander verbunden, dessen Widerstandswert Z0 gleich groß ist wie der Leitungswellenwiderstand (Wellenimpedanz), der zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eines neu aufgelegten Tragriemens bei der Verschaltung zweier Zugträger zu einem Wellenleiters vorhanden ist. Das Netzwerk besteht dabei aus mehreren schaltbaren Einzelwiderständen/Einzelimpedanzen.At the second end of the suspension element 2 there is a network 12 from resistors, which can terminate all formed waveguides with the wave impedance of an intact, brand-new suspension element so that the electrical pulses are not reflected. The two tension members 10 are about a resistance 14 completed or connected together, its resistance value Z 0 is the same as the line impedance (wave impedance) that is present at the time of commissioning a newly installed support belt when two tension members are connected to a waveguide. The network consists of several switchable individual resistors / individual impedances.

Ändert sich die Wellenimpedanz der Zugträger des Tragriemens 2 z. B. durch die Verringerung ihres tragenden Querschnittes infolge von Reibung der einzelnen Filamente gegeneinander und dem dadurch hervorgerufenen Verschleiß (Fretting), werden die elektrischen Signalimpulse an dem zweiten Ende des Tragmittels 2 reflektiert. Die Amplituden der reflektierten Signale sind abhängig von dem Verhältnis der aktuellen Wellenimpedanz zu der Impedanz des Abschlussnetzwerkes, so dass daraus ein Maß für die Ablegereife abgeleitet werden kann z. B. als ortsabhängige Eingangsimpedanz, wie in der Kurve in 4 dargestellt. Die untere Kurve 30 in der 4 repräsentiert dabei ein ungeschädigtes Tragmittel, während die ober Kurve 31 die eines geschädigten Tragmittels ist.The shaft impedance of the tension members of the suspension belt changes 2 z. B. by reducing their load-bearing cross-section due to friction of the individual filaments against each other and the wear caused thereby (fretting), the electrical signal pulses at the second end of the suspension element 2 reflected. The amplitudes of the reflected signals depend on the ratio of the current wave impedance to the impedance of the terminating network, so that a measure of the readiness for discarding can be derived from it. B. as a location-dependent input impedance, as in the curve in 4 shown. The lower curve 30th in the 4 represents an undamaged suspension element, while the upper curve 31 is that of a damaged suspension element.

Örtlich begrenzte Unstetigkeiten des Tragmittels, wie sie z. B. durch Veränderungen der Filamente infolge der Dauerbelastung entstehen, führen zu einer Veränderung der lokalen Impedanz gegenüber der Wellenimpedanz des Tragmittels. An der Stelle der Unstetigkeit wird das eingespeiste impulsartige Signal teilweise reflektiert. Aus der Zeitspanne zwischen der Einspeisung des Signals und dem Eintreffen der Reflexion lässt sich bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit der Abstand der Störstelle von der Einspeisestelle ermitteln.Locally limited discontinuities in the suspension means, as z. B. caused by changes in the filaments due to the permanent load, lead to a change in the local impedance compared to the wave impedance of the suspension element. At the point of discontinuity, the injected pulse-like signal is partially reflected. If the propagation speed is known, the distance between the point of interference and the point of entry can be determined from the time period between the feeding of the signal and the arrival of the reflection.

2 entspricht in Ihrem oberen Teil der 1 und zeigt in Ihrem unteren Teil einen Ausschnitt aus dem oberen Teil, nämlich den Signalgenerator 4 mit einem als Koppelspule 16 ausgebildeten Koppelelement zur elektromagnetischen Kopplung des Signalimpulses sowie die Auswerte-Elektronik 8. Die beiden elektrisch leitfähige Corde 10 des Tragmittels 2 bilden hier auch wieder den Wellenleiter, in den der Signalgenerator 4 über die Koppelspule16 Signalimpulse einspeist. 2 corresponds to the upper part of the 1 and shows in its lower part a section of the upper part, namely the signal generator 4 with one as a coupling coil 16 trained coupling element for electromagnetic coupling of the signal pulse and the evaluation electronics 8th , The two electrically conductive cords 10 of the suspension element 2 again form the waveguide in which the signal generator 4 feeds 16 signal pulses via the coupling coil.

3 entspricht in Ihrem oberen Teil auch wieder der 1 und zeigt in Ihrem unteren Teil daraus einen Ausschnitt mit u.a. dem Signalgenerator 4. In dieser Ausführung werden mechanische Impulse in die metallischen Zugträger/Corde 10 eingespeist. Eine Spule 18 erzeugt dazu lokal ein starkes Magnetfeld, das die Elementarmagnete in den Corden 10 ausrichtet und durch Magnetostriktion zu lokaler mechanischer Spannung führt, die sich als Welle auf / bzw. in den Corden ausbreitet. An beiden Enden des der Corde bzw. des Tragriemens befindet sich je eine Auswerte-Einheit 20. Sie erzeugt ein statisches Magnetfeld, das durch die eintreffenenden mechanischen Wellen gestört wird. Diese Änderung in der Magnetisierung wird verstärkt und ausgewertet. 3 corresponds to that in your upper part again 1 and shows in its lower part a section with the signal generator, among other things 4 , In this version, mechanical impulses are in the metallic tension members / cords 10 fed. A coil 18th generates a strong magnetic field locally, which the elementary magnets in the cords 10 aligns and leads to local mechanical tension by magnetostriction, which spreads as a wave on / or in the cords. There is an evaluation unit on both ends of the cords and the carrying strap 20th , It creates a static magnetic field that is disturbed by the incoming mechanical waves. This change in magnetization is amplified and evaluated.

BezugszeichenlisteReference list

(Teil der Beschreibung)

2
Tragmittel bzw. Tragriemen
4
Signalgenerator
6
Koppelelement
8
Auswerteelektronik
10
Zugträger/Corde
12
aus mehreren Einzelimpedanzen aufgebautes Netzwerk
14
Widerstand Z0 / Abschlusswiderstand
16
Koppelspule
18
Spule
20
Auswerte-Einheit
30
Kurve eines ungeschädigten Tragmittels
31
Kurve eines geschädigten Tragmittels
(Part of the description)
2
Suspension means or strap
4
Signal generator
6
Coupling element
8th
Evaluation electronics
10
Tension member / cords
12
Network made up of several individual impedances
14
resistance Z 0 / Terminating resistor
16
Coupling coil
18th
Kitchen sink
20th
Evaluation unit
30th
Curve of an undamaged suspension element
31
Curve of a damaged suspension element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2004/0046540 A1 [0008]US 2004/0046540 A1 [0008]
  • EP 0845672 A1 [0009]EP 0845672 A1 [0009]

Claims (8)

Verfahren zur Detektion eines Abnutzungszustands eines Tragriemens (2) aus elastomerem Material innerhalb eines Trag- bzw. Aufzugsystems mit Hilfe der Zeitbereichsreflektometrie, wobei die Tragriemen in ihrer Längsrichtung im Riemenkörper koaxial eingebettete elektrisch leitfähige Zugträger (10) aufweisen, die als aus mehreren Filamenten getwistete oder geschlagene Corde ausgebildet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - jeweils ein erster und ein zweiter Zugträger (10) des Tragriemens (2) werden als Wellenleiter innerhalb einer Mess-Elektronik verschaltet, wobei - die jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger mit Hilfe eines aus mehreren Einzelimpedanzen aufgebauten Netzwerks (12) an einem zweiten Ende des Tragriemens über einen Widerstand abgeschlossen bzw. miteinander verbunden werden, dessen Widerstandswert Z0 gleich groß ist wie der Leitungswellenwiderstand (Wellenimpedanz), der zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eines neu aufgelegten Tragriemens bei der Verschaltung zweier Zugträger zu einem Wellenleiters vorhanden ist, - an einem ersten Ende des Tragriemens wird durch einen Signalgenerator (4) ein Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger aufgegeben bzw. eingekoppelt, - über eine Auswerteelektronik (8, 20), vorzugsweise am ersten Ende des Tragriemens, wird dann ermittelt, ob nach Einkopplung des Signalimpulses eine Reflexion des Signalimpulses vorhanden ist und welche Amplituden und Zeitverläufe die reflektierten Signalimpulse aufweisen, wonach bei einer detektierten Reflexion eines Signalimpulses anhand der Signallaufzeiten der Abstand der die Reflexion erzeugenden Stelle von der Einkoppelstelle am ersten Ende berechnet und die Ausprägung der die Reflexion erzeugenden Stelle im Tragriemen anhand eines vorgegebenen Katalogs ermittelt und abhängig davon auf die Ablegereife des Tragriemens (2) geschlossen wird.Method for the detection of a state of wear of a carrying belt (2) made of elastomeric material within a carrying or elevator system with the aid of time-domain reflectometry, the carrying belts in their longitudinal direction having electrically conductive tension members (10) coaxially embedded in the belt body, which are twisted from several filaments or Beaten cords are formed, characterized by the following features: - A first and a second tension member (10) of the carrying belt (2) are interconnected as waveguides within an electronic measuring system, wherein - the two tension members connected as waveguides with the help of one of several Individual impedances built network (12) are terminated at a second end of the support belt via a resistor, the resistance value Z 0 of which is the same as the line impedance (wave impedance), which at the time of commissioning a new support belt at the There is an interconnection of two tension members to form a waveguide, - at a first end of the carrying belt, a signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides by a signal generator (4), - via evaluation electronics (8, 20), preferably at the first end of the carrying belt, it is then determined whether there is a reflection of the signal pulse after coupling in of the signal pulse and which amplitudes and time profiles the reflected signal pulses have, after which, in the case of a detected reflection of a signal pulse, the distance of the point generating the reflection from the signal propagation times the coupling point is calculated at the first end and the characteristic of the point in the carrying strap which generates the reflection is determined on the basis of a predetermined catalog and, depending on this, the wearability of the carrying strap (2) is concluded. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Art und Ausprägung der die Reflexion erzeugenden Stelle im Tragriemen anhand des Verhältnisses von eingekoppelter zu reflektierter Signalamplitude ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 , in which the type and characteristic of the point in the carrying strap which generates the reflection is determined on the basis of the ratio of the coupled-in to the reflected signal amplitude. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zugträger aus metallischen Corden ausgebildet sind und der Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger über eine elektrische bzw. galvanische Kontaktierung des jeweiligen metallischen Cords aufgegeben bzw. eingekoppelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which the tension members are made of metallic cords and the signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides via an electrical or galvanic contacting of the respective metallic cord. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zugträger aus metallischen Corden ausgebildet sind und der Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger elektromagnetisch aufgegeben bzw. eingekoppelt wird, vorzugsweise mit Hilfe einer Koppelspule des Signalgenerators auf den jeweiligen leitfähigen Cord übertragen wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which the tension members are made of metallic cords and the signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides, preferably transmitted to the respective conductive cord with the aid of a coupling coil of the signal generator. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zugträger aus metallischen Corden ausgebildet sind und der Signalimpuls auf den ersten der jeweils als Wellenleiter geschalteten zwei Zugträger magnetostriktiv aufgegeben bzw. eingekoppelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which the tension members are made of metallic cords and the signal pulse is applied or coupled to the first of the two tension members connected as waveguides in a magnetostrictive manner. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die anhand des Verhältnisses von eingekoppelter zu reflektierter Signalamplitude erfolgende Ermittlung der Art und Ausprägung der die Reflexion erzeugenden Stelle im Tragriemen und deren Klassifikation als eine die Ablegereife kennzeichnende Schädigung durch eine Analyse eines Musters weiterer Betriebsparametern über künstliche Intelligenz erfolgt, wobei die mindestens die Häufigkeit, Höhe und Zeitdauer der Belastung des Tragriemens als Parameter in die Musteranalyse eingehen.Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , in which the determination of the type and characteristic of the point in the carrying strap that generates the reflection and its classification as damage that characterizes the discard maturity takes place on the basis of the ratio of the coupled to the reflected signal amplitude by analyzing a pattern of further operating parameters via artificial intelligence, the at least the Include the frequency, amount and duration of the load on the belt as parameters in the sample analysis. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Trag- bzw. Aufzugsystems an einem ersten Ende eines Tragriemen (2) aus elastomerem Material mit in seiner Längsrichtung im Riemenkörper koaxial eingebetteten elektrisch leitfähigen Zugträgern (10) bzw. Corden ein Signalgenerator (4) sowie ein Koppelelement (6, 16, 18) vorgesehen sind, mit deren Hilfe vorzugsweise elektrische/elektromagnetische Signalimpulse in jeweils mindestens einen von je zwei als Wellenleiter verschalteten Zugträgern (10) des Tragmittels einkoppelbar und/oder auskoppelbar sind, dass eine mit Signalgenerator (4) und Koppelelement (6) kommunizierende und die Signalimpulse und deren Reflexionen im jeweiligen Wellenleiter auswertende Auswerteelektronik (8, 20) vorgesehen ist, dass an einem zweiten Ende des Tragriemens jeder Zugträger über eine Netzwerksanordnung (12) von mehreren Widerständen mit einem ihm jeweils zu einem Wellenleiter zugeordneten weiteren Zugträger über einen der Widerstände (14) verbindbar und so der Wellenleiter abschließbar ist.Facility to carry out the procedure according to Claim 1 to 6 , characterized in that within a carrying or elevator system at a first end of a carrying strap (2) made of elastomeric material with electrically conductive tension members (10) or cords embedded coaxially in its longitudinal direction in the belt body, a signal generator (4) and a coupling element ( 6, 16, 18) are provided, with the aid of which electrical / electromagnetic signal pulses can preferably be coupled and / or decoupled into at least one of each of two tension members (10) of the suspension means connected as waveguides, such that one with signal generator (4) and coupling element ( 6) communicating and evaluating the signal impulses and their reflections in the respective waveguide evaluation electronics (8, 20) is provided that at a second end of the support belt each tension member via a network arrangement (12) of several resistors with another tension member assigned to it to a waveguide connectable via one of the resistors (14) u nd the waveguide can be locked. Aufzugsystem mit einem oder mehreren Tragriemen (2) mit in ihrer Längsrichtung im Riemenkörper koaxial eingebetteten elektrisch leitfähigen Zugträgern (10), aufweisend eine Einrichtung nach Anspruch 7, bei dem mindestens ein Signalgenerator (4) sowie ein Koppelelement (6, 16, 18) an einem ersten feststehenden Ende mindestens eines Tragriemens und eine Netzwerksanordnung (12) von mehreren Widerständen am jeweils feststehenden zweiten Ende des Tragriemens angeordnet sind.Elevator system with one or more carrying straps (2) with electrically conductive tension members (10) embedded coaxially in their longitudinal direction in the belt body, comprising a device according to Claim 7 , in which at least one signal generator (4) and a coupling element (6, 16, 18) are arranged on a first fixed end of at least one support belt and a network arrangement (12) of several resistors is arranged on the respective fixed second end of the support belt.
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